Styring av opplasting av synkronmaskin ved bruk av chopper

Innhold

• Arbeidsprinsipp for synkronmaskin ved bruk av chopper

• Videreutvikling av synkronmaskin ved bruk av chopper

• Konklusjon av synkronmaskin ved bruk av chopper

Hovedlærdommer:

• Definisjon av spenningsregulering: Spenningsregulering defineres som å administrere DC-feltspenningen i en synkronmaskin for å kontrollere dens ytelse.

• Arbeidsprinsipp: Arbeidsprinsippet for en synkronmaskin ved bruk av en chopper innebærer at spenningen stiger og blir kontrollert gjennom PWM-signaler for å oppnå ønsket spenning.

• Fordeler med chopper: Bruk av en chopper til spenningsregulering gir høy effektivitet, kompakt størrelse, jevn kontroll og rask respons.

• Komponenter i chopperkretsen: Nøkkelenheter inkluderer en MOSFET, pulsbreddeberegnet signal, rektifier, kondensator, spoler og beskyttelsesenheter som MOV og sikring.

• Fremtidige forbedringer: Fremtidige utviklinger kan inkludere lukket sløyfekontroll for variable belastninger og presisjonskomponenter for å forbedre ytelsen og redusere temperaturvirksomhet.

En synkronmaskin er et flerbrukende elektrisk maskin som brukes i ulike felt, som kraftproduksjon, konstant hastighet, og effektfaktorkorreksjon. Effektfaktor kontrolleres ved å administrere DC-feltspenningen. Denne oppgaven fokuserer på hvordan vi effektivt kan kontrollere feltspenningen i en synkronmaskin.

Konvensjonelle DC-spenningsmetoder møter kjølings- og vedlikeholdsutfordringer på grunn av glipperinger, pensler og kommutatorer, spesielt når alternatoren-vurderinger øker. Moderne spenningsystemer forsøker å redusere disse problemene ved å minimere antallet glidende kontakter og pensler.

Denne treningen har ført til utviklingen av statisk spenning ved bruk av chopper. Moderne systemer bruker halvlederswitching enheter som diode, thyristorer og transistorer. I strømlektronikk behandles en betydelig mengde elektrisk energi, med AC/DC-konvertere som de mest typiske enhetene.

Effektspannet strekker seg vanligvis fra tiere til flere hundre watt. I industri er en vanlig anvendelse variabel hastighetsstyring for å kontrollere hastigheten på induksjonsmotor. Strømkonverteringssystemer klassifiseres etter deres inngangs- og utgangsstrømtyper.

• AC til DC (rektifier)

• DC til AC (inverter)

• DC til AC (DC til DC konverter)

• AC til AC (AC til AC konverter)

Det handler om både roterende og statisk utstyr for generering, overføring, bruk av store mengder elektrisk strøm. DC-DC konverter er elektronisk krets som konverterer en kilde for direkte strøm fra en spennings nivå til et annet.
Fordeler med strømlektroniske konvertere er som følger-

• Høy effektivitet på grunn av lav tap i strømlektroniske halvledere.

• Høy pålitelighet av strømlektroniske konvertere.

• Lang levetid og mindre vedlikehold på grunn av fraværet av bevegelige deler.

• Flexibilitet i drift.

• Rask dynamisk respons sammenlignet med elektromekanisk konverteresystem.

Det er også noen signifikante ulemper med strømlektroniske konvertere som følger-

• Kretser i strømlektroniske system har en tendens til å generere harmonier i forsyningsystemet samt lastkretsen.

• AC til DC og DC til AC konverter opererer med lav inngangseffektfaktor under visse driftsforhold.

• Regenerering av strøm er vanskelig i strømlektroniske konverteresystemer.

I dette prosjektet styres den gjennomsnittlige spenningen over feltet til en synkronmaskin ved hjelp av en boost chopper. En boost chopper er en DC til DC konverter som gir en høyere kontrollert utgangsspenning fra en fast inngangsspennings DC.

MOSFET er en strømlektronisk halvleder som er en fullt kontrollert bryter (en bryter hvis påslag og avslag begge kan kontrolleres). MOSFET brukes som switchingenheten i denne Boost chopperkretsen. Gatteremmen til MOSFET drives av et pulsbreddeberegnet (PWM) signal. Som genereres ved hjelp av en mikrokontroller. Forsyningsvoltage til chopper tas fra en diodebrorektifier ved konvertering av enfas AC/DC.

Dette skjemaet for feltspenningskontroll er ekstremt effektivt og kompakt, på grunn av involveringen av strømlektroniske kretser. I mange industrielle anvendelser, som reaktiv effektkontroll, effektfaktor forbedring av overføringslinje, kreves det å endre feltspenningen.

Denne drivstoffen tar strøm fra en fast DC-kilde og konverterer den til variabel DC-spenning. Chopper-systemer gir jevn kontroll, høy effektivitet, rask respons og regenerasjonsmulighet. Grunnet en chopper involverer én konverteringssteg, er disse mer effektive.

Arbeidsprinsipp for synkronmaskin ved bruk av chopper

For å forstå detaljene i prosjektplanen, la oss se på dette blokkdiagrammet nedenfor:

Fra ovenstående diagram kan vi si at for 230V inngang til en fullbølge rektifier er utgangsspenningen 146 (ca.) feltspenningen til maskinen er 180V, så vi må stige spenningen gjennom stigende chopper. Nå er den justerte DC-spenningen ledet til feltet av synkronmaskinen. Utgangsspenningen av chopperen kan variere ved å endre tidsbruket for å gjøre dette, må vi lage en puls generator med justerbart pulsbredde, og dette kan gjøres med hjelp av en mikrokontroller.

I mikrokontrolleren kan vi generere et puls-signal ved å sammenligne et tilfeldig sekvenssignal med en konstant størrelse, men for å unngå belastningsvirking er det rådlig med elektrisk isolasjon for å gjøre dette, bruker vi en optokoppler. En kondensator har blitt brukt i chopperkretsen for å fjerne ripple fra utgangsspenningen. Det har blitt simulert at spoler som har blitt brukt i chopperkretsen skal kunne håndtere 2-3 A strøm under kortslutningsperiode. Utenom den ønskede utgangsspenningen, bør vi også designe kretsen slik at den kan takle eventuelle feilkonfigurasjoner.

• For overvoltagebeskyttelse, vil vi bruke metalloksider varistorer (MOV) hvis motstand avhenger av spenningen.

• For overcurrentbeskyttelse, kan vi bruke først virksom strømbegrensning Sikring.

For å forbedre kvaliteten på bølgeformen kan vi bruke filterkrets, hovedsakelig L eller LC-filter ved utgangen av brorektifieren. Dioden som har blitt valgt bør ha kort reverseringsgjenopprettingstid her kan vi bruke hurtig gjenopprettingsdiode.

Verdier av kretskomponenter som har blitt brukt

Inngangs DC-spenning = 100V
Pulsspenning = 10V, Tidsbruk = 40%
Kjøringfrekvens = 10 KHz
R = 225 ohm (som beregnet fra maskinvurderingen)
L = 10mH
C = 1pF

Data hentet fra utgangen
Utgangsspenning: 174 V (Gjennomsnitt)
Belastningsstrøm: 0.775 A (Gjennomsnitt)
Kildestrøm: 0.977 A

Videreutvikling av synkronmaskin ved bruk av chopper

Det er fortsatt mye plass for fremtidig utvikling som vil forbedre systemet og øke dets forretningsverdi.

Lukket sløyfekontroll

Anvendelsesområder hvor brukeren har å gjøre med variabel belastning, trenger et lukket sløyfekontrollskjema for å opprettholde konstant spenning. Referansevoltage og faktisk utgangsvoltage vil først bli sammenlignet, og en feilsignal genereres. Dette feilsignalet vil bestemme tidsbruket for chopper.

Reduksjon av temperaturvirkning

Bruk av presisjonskondensator, switchingdiode kan definitivt forbedre ytelsen, men de vil bidra til kostnaden av prosjektet.

Konklusjon av synkronmaskin ved bruk av chopper

I vårt prosjekt, designet og implementerte vi en lavkostnad og brukervennlig spenningsregulator ved hjelp av Chopper. Målgruppen for systemet er industrier som krever jevn, effektiv og liten regulator som gir en bred spenningsvariasjon. Dette type prosjekt er virkelig nyttig i de industrielle feltene i utviklingsland som India, hvor energikrise er en stor bekymring.

Vi har lært mye gjennom prosjektet. Vi fikk erfaring med teamarbeid, koordinering, ledelse mens vi gikk gjennom ulike fasene av prosjektets utvikling. Vi ble utfordret av kompleksiteten av teknologi som trengs for å bygge systemet. Dette hjalp oss å korrelere og anvende den teoretiske kunnskapen vi fikk i ingeniørkurs.

Ingen av oss hadde erfaring med elektronisk kontroll av motor før prosjektet. Vi måtte lære ulike konsepter og teknikker raskt og anvende dem i systemet. Prosjektet ga også en mulighet for oss å samle erfaring i puls-signalgenerering og effektmosfet kontrollområde. Dette prosjektet har stort sett beriket vår kunnskap og skarpet våre tekniske ferdigheter.